KR100221163B1 - Apparatus and method for optimizing the quality of a received signal in a radio receiver - Google Patents
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Abstract
이득을 갖는 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 무선 수신기(104)는 무선 주파수(RF) 신호(122)를 수신하여 수신 신호(124)를 발생시킨다. 수신 신호(124)의 품질(130)이 결정된다(111). 품질(130)은 수신 신호(124)의 전체 전력 스펙트럼 밀도(Io)에 대한 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)의 비율로 표시되는 것이 바람직하다. 대안전인 무선 수신기(104)에서, 품질(130)은 복조된 신호(126)의 에러율 산정값으로 될 수 있다. 무선 수신기(104)의 이득은 수신 신호(124)의 품질(130)에 따라서 수신 신호(124)의 품질(130)을 최적화하도록 조정된다. 또한, 조정된 이득이 수신 신호(124)의 수신 신호 세기 표시(RSSI)(242)를 변동시키므로, 무선 수신기(104)의 이득에 응답하여 수신 신호(124)의 RSSI(242)를 산정하고(217) 보상하여(218) 원하는 RF 신호(122)의 RSSI를 나타내는 수신 신호(124)의 보상된 RSSI 를 발생시킨다.A gain CDMA wireless receiver 104 receives a radio frequency (RF) signal 122 and generates a received signal 124. The quality 130 of the received signal 124 is determined (111). The quality 130 is preferably expressed as a ratio of the energy per chip (Ec) of the desired signal to the total power spectral density Io of the received signal 124. In the alternative wireless receiver 104, the quality 130 may be an error rate estimate of the demodulated signal 126. The gain of the wireless receiver 104 is adjusted to optimize the quality 130 of the received signal 124 in accordance with the quality 130 of the received signal 124. In addition, since the adjusted gain varies the received signal strength indication (RSSI) 242 of the received signal 124, the RSSI 242 of the received signal 124 is calculated in response to the gain of the wireless receiver 104 (218) to generate a compensated RSSI of the received signal (124) indicative of the RSSI of the desired RF signal (122).
Description
제1도는 본 발명에 따른 무선 송수신기의 전반적인 블럭도.FIG. 1 is an overall block diagram of a wireless transceiver according to the present invention; FIG.
제2도는 본 발명에 따른 제1도의 무선 송수신기 내의 무선 수신기의 상세한 블럭도.Figure 2 is a detailed block diagram of a wireless receiver in a wireless transceiver of Figure 1 according to the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 제1도의 무선 수신기에 관하여, 원하는 무선 주파수(RF) 전력, 이득에 대한 열잡음 전력, 이득에 대한 간섭 전력, 이득에 대한 열잡음 전력과 간섭 전력의 합 등을 도시한 그래프.FIG. 3 is a graph showing the RF power of a desired radio frequency (RF) power, the thermal noise power for gain, the interference power for gain, the sum of thermal noise power and interference power for gain, .
제4도는 본 발명에 따른 제1도의 무선 송수신기 내의 이득 제어기의 대안적인 상세한 블럭도.4 is an alternative detailed block diagram of a gain controller in a wireless transceiver of FIG. 1 according to the present invention; FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS
100 : 무선 송수신기 102 : 무선 송신기100: wireless transceiver 102: wireless transmitter
104 : 무선 수신기 106 : 안테나104: wireless receiver 106: antenna
114 : 신호 처리기 204 : 가변 감쇠기114: Signal processor 204: Variable attenuator
220, 272, 276, 293 : 합산기220, 272, 276, and 293:
본 발명은 일반적으로 무선 수신기에 관한 것이며, 상세하게는 무선 수신기에서 수신된 신호의 품질을 최적화 하는 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to wireless receivers, and more particularly, to an apparatus and method for optimizing the quality of a signal received at a wireless receiver.
본 발명의 필요성을 설명하기에 적합한 환경을 제공하는 무선 송수신기로는 그 예로써 셀룰러 무선전화기 이동 가입자 유닛이 있다. 무선 가입자 유닛은 통상적으로 특정한 지리적 영역에서 경쟁적인 서비스를 제공하는 듀얼 셀룰러 시스템(dusl cellular system) (예를 들어 시스템 A 또는 B)에서 동작하도록 설계된다. 각각의 시스템에는 특정한 채널 간격을 가진 다수의 채널이 할당되며, 각각의 채널은, 예를 들어, 1993년 7월에 출판된 전자산업협회(Electronic Industries Association)TIA/EIA/IS-95, “듀얼-모드 광대역 전개 스펙트럼 셀룰러 시스템을 위한 이동국 - 지상국 호환성 표준안”(Mobil Station Land Station Compatibility Standard For Dual-Mode Wideband Spresd Spectrum Cellular System)(“IS-95 표준안”으로 인용됨)에 발표된 바와 같은 특정한 중심 주파수를 갖는다.An example of a wireless transceiver that provides an environment suitable for explaining the need of the present invention is a cellular radiotelephone mobile subscriber unit. A wireless subscriber unit is typically designed to operate in a dual cellular system (e.g., system A or B) that provides competitive services in a particular geographic area. Each system is assigned a number of channels with a particular channel spacing, each of which is described, for example, by Electronic Industries Association TIA / EIA / IS-95, (As referred to as the " IS-95 standard ") of the Mobile Station Land Station Compatibility Standard for a Modular Broadband Expansion Spectrum Cellular System Frequency.
상용 가입자 유닛은 A 시스템 또는 B 시스템에서 동작하도록 설계된다. 그러므로, 가입자 유닛은 임의의 주어진 시간 및 위치에서 제공되는 셀룰러 수신 대역 내의 모든 무선 주파수(RF) 신호를 동시에 수신한다. 여기에는 A 및 B 시스템 신호 모두가 포함된다. 수신기는 원하는 신호는 통과시키고 원치 않는 신호는 감쇠시키는 중간 주파수(IF) 필터의 통과 대역에서 원하는 신호가 중심에 오도록 RF 신호를 변환시킨다. IF 필터는 원치 않는 신호를 무한히 감쇠시키지 못하므로 얼마간의 원치않는 신호가 감소된 레벨로 IF 필터를 통과하게 된다. 또한, 원치않는 신호는 상호변조(intermodulation)라고 알려진 과정을 통해 수신기에서 서로 상호작용하여 원하는 신호의 동일한 주파수의 새로운 간섭 신호를 발생시킨다. 상호변조에 대해서는 이하 상세히 설명하겠다. 이러한 문제는 원하는 RF 신호의 레벨에 대한 원치않는 RF 신호의 레벨의 비율이 증가함에 따라 더 악화된다. A 및 B 시스템 설계자는 시스템 설계를 통해 상기한 문제의 발생을 최소화하려고 하지만, 상기한 문제를 완전히 해결하는 것은 어려운 일이다.A commercial subscriber unit is designed to operate on an A system or a B system. Therefore, the subscriber unit simultaneously receives all radio frequency (RF) signals within the cellular reception band provided at any given time and location. This includes both the A and B system signals. The receiver converts the RF signal so that the desired signal is centered in the passband of an intermediate frequency (IF) filter that passes the desired signal and attenuates the unwanted signal. The IF filter does not infinitely attenuate unwanted signals, so some unwanted signals pass through the IF filter at a reduced level. In addition, undesired signals interact with each other at the receiver through a process known as intermodulation to generate new interference signals at the same frequency of the desired signal. Intermodulation will be described in detail below. This problem is exacerbated as the ratio of the level of the unwanted RF signal to the level of the desired RF signal increases. A and B system designers attempt to minimize the occurrence of the above problems through system design, but it is difficult to completely solve the above problems.
특히 극복하기 어려운 상황에 관하여 설명해 보겠다. 이동 가입자가 A 채널에서 동작중이라면, 다시 말해, A 시스템 기지국으로부터 A 시스템 채널로 원하는 RF 신호를 수신하고 있다면, 이동 가입자가 A 기지국에서 멀어짐에 따라 원하는 RF 신호 레벨이 감소한다. 동시에, 이동 가입자는 B 시스템 채널로 다수의 RF 신호를 송신하는 B 시스템 기지국 쪽으로 이동한다. 그 신호는 A 시스템에서 동작하는 이동 가입자에게는 원치 않는 RF 신호가 된다. 이동 가입자가 B 시스템 기지국으로 접근함에 따라, 원치 않는 RF 신호의 레벨이 증가한다. 그러므로, 원하는 RF 신호 레벨이 감소하고 원치 않는 RF 신호 레벨이 증가하는 바람직하지 않은 상황이 발생한다. 원하는 RF 신호의 레벨의 대한 원치 않는 RF 신호의 레벨의 비율이 너무 높아지면, 이동 가입자 유닛의 사용자는 통화 품질이 떨어지거나 서비스가 이루어지지 않는 등의 경험을 겪게 된다.Especially, I will explain about situations that are difficult to overcome. If the mobile subscriber is operating in the A channel, i.e., receiving the desired RF signal from the A system base station to the A system channel, the desired RF signal level decreases as the mobile subscriber moves away from the A base station. At the same time, the mobile subscriber moves towards the B system base station, which transmits multiple RF signals to the B system channel. The signal is an unwanted RF signal to the mobile subscriber operating in the A system. As the mobile subscriber approaches the B system base station, the level of the unwanted RF signal increases. Therefore, an undesirable situation occurs in which the desired RF signal level is reduced and the unwanted RF signal level is increased. If the ratio of the level of the unwanted RF signal to the level of the desired RF signal becomes too high, then the user of the mobile subscriber unit will have experience such as poor call quality or no service.
상기한 문제점에 관하여, 디지털 시스템인 코드 분할 다중 액세스(code division multiple access(CDMA)) 무선 시스템에서 동작하는 CDMA 이동국 및 아날로그 무선 시스템인 개량 이동 전화 시스템(sdvanced mobil telephone system(AMPS))을 참조하여 설명하겠다. 이동국은 통화 작동중인 원하는 기지국과 통신한다. 이동국의 무선 수신기가 원치 않는 강력한 신호에 의하여 야기될 수 있는 Ec/Io의 비율의 감소를 검출한다. Ec는 원하는 신호의 칩 당 에너지(energy perchip) 이며, Io는 원하는 신호의 전체 전력 스펙트럼 밀도이다. 이동국의 무선 수신기는 Ec/Io 비율의 감소 사실을 통신중인 기지국에 알려준다. 그러면 기지국에서는 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)를 증가시켜 무선 수신기에서의 원하는 신호의 세기를 개선시킨다. 그러나, 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)를 증가시키면, 무선 시스템의 전체 용량이 감소한다. 또한 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)는 어느 한도까지만 증가시킬 수 있다. 최대 한도의 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)에서도 여전히 원치 않는 신호가 원하는 신호를 압도할 수 있다. 이동국이 원치 않는 신호를 송신하는 기지국과 매우 근접하여 있을 때에 또한 원하는 신호를 송신하는 기지국으로부터 멀리 떨어져 있거나 차단되어 있을 때에 그러한 상황이 일어난다. 그러므로, Ec/Io의 비율은 감소한다. Ec/Io의 빌율이 감소함에 따라, 수신된 신호의 이동국의 프레임 에러율(frame error rate(FER))이 증가하고, 종국에는 작동중인 통화가 끊겨진다.With reference to the above problems, reference is made to a CDMA mobile station operating in a code division multiple access (CDMA) wireless system which is a digital system and a sdvanced mobile telephone system (AMPS) I will explain. The mobile station communicates with the desired base station during the call operation. The wireless receiver of the mobile station detects a decrease in the ratio of Ec / Io that can be caused by an unwanted strong signal. Ec is the energy perchip of the desired signal and Io is the total power spectral density of the desired signal. The mobile station's radio receiver informs the communicating base station of the fact that the Ec / Io ratio is decreasing. The base station then increases the energy per chip (Ec) of the desired signal to improve the strength of the desired signal at the radio receiver. However, increasing the energy per chip (Ec) of the desired signal decreases the overall capacity of the wireless system. Also, the energy per chip (Ec) of the desired signal can be increased to any limit. Even at the maximum energy per chip (Ec) of the desired signal, unwanted signals can overwhelm the desired signal. Such a situation occurs when the mobile station is very close to the base station transmitting the undesired signal, and when it is far from or blocked from the base station transmitting the desired signal. Therefore, the ratio of Ec / Io decreases. As the bill rate of Ec / Io decreases, the frame error rate (FER) of the mobile station of the received signal increases and eventually the active call is interrupted.
수신기에서 발생되는 특정한 원치 않는 신호 응답을 통상적으로 상호변조 왜곡(intermodulation distortion (IM)) 이라고 인용한다. IM 왜곡은 할당된 입력 신호 주파수로부터 서로 떨어져 있는 2 이상의 간섭 신호가 존재할 때 발달하는데, 수신기의 비선형 전자장치에서 발생하는 2 이상의 간섭 신호의 N 차 혼합에 의하여 할당된 입력 신호 주파수와 동일한 주파수를 가진 IM 왜곡 프리덕트(distortion product) 로 인용되는 제3의 신호가 만들어진다. 증폭 및 혼합 회로에 통상적을로 사용되는 전자장치의 전달 함수는 완전히 선형인 경우가 드물다. 이러한 장치에 내재하는 비-이상적 특성으로 인해 IM 왜곡이 야기된다.Quot; intermodulation distortion " (IM)). ≪ / RTI > The IM distortion develops when there are two or more interfering signals that are spaced apart from the assigned input signal frequency, which has the same frequency as the input signal frequency assigned by the N-th order mixing of two or more interfering signals occurring in the non- A third signal is generated which is referred to as an IM distortion product. The transfer function of an electronic device conventionally used in amplification and mixing circuits is rarely completely linear. The non-ideal characteristics inherent in such a device cause IM distortion.
예를 들어, 잘 알려진 IM 왜곡의 형태는 3차 IM 왜곡이다. 간섭 신호의 신호 세기가 1 dB 변동하면, 원치 않는 3차 IM 왜곡 프러덕트의 신호 세기는 3 dB 변동한다. 이러한 3 : 1 관계에 관한 배경을 이해하고 싶다면, 1982년 5월 23일부터 25일 까지 열린 32차 IEEE 자동차 기술 컨퍼런스에서 모토로라 인코포레이티드의 리차드 새거스(Richard C. Sagers)가 제출한 논문 “인터셉트 포인트 및 원치 않는 응답”을 참조할 수 있다. 상기한 3 : 1 관계는 3차 IM 왜곡을 최대한 제거하기 위해 수신기 설계시 공통적으로 이용하는 것이다.For example, the well-known form of IM distortion is the third-order IM distortion. If the signal strength of the interfering signal fluctuates by 1 dB, the signal strength of the unwanted third order IM distortion product varies by 3 dB. To understand the background of this 3: 1 relationship, a paper submitted by Richard C. Sagers of Motorola Inc. at the 32nd IEEE Automotive Technology Conference, May 23-25, 1982 &Quot; Intercept points and unwanted responses " can be referred to. The 3: 1 relation described above is commonly used in the receiver design in order to eliminate the third-order IM distortion as much as possible.
수신기에서 전자장치의 바이어스 전류를 증가시키면 일반적으로 IM 왜곡을 줄이는데 도움이 된다는 것도 공지된 사실이다. 그러나, 휴대용 무선 가입자 유닛은 휴대용 전원으로부터 전력을 얻는다. 휴대용 무선 가입자 유닛은 호출을 대기할때의 저 전류 - 대기 모드에서 또는 음성 또는 데이터를 송수신하는 고 전류 - 사용자 작동 모드에서 최대한으로 사용될 수 있도록 전력 소비가 최소로 되게끔 설계한다. 그러므로, 전류 소모를 증가시키면 휴대용 무선 유닛을 사용할 수 있는 시간이 줄어들기 때문에 IM 왜곡을 감소시키기 위해 수신기의 전류 소모를 증가시키는 일은 바람직하기 않다.It is also known that increasing the bias current of an electronic device at a receiver generally helps to reduce IM distortion. However, the portable wireless subscriber unit obtains power from the portable power source. The portable wireless subscriber unit is designed to minimize power consumption so that it can be used in a low current-standby mode when waiting for a call or in a high-current-user operating mode in which voice or data is transmitted and received. Therefore, it is not desirable to increase the current consumption of the receiver to reduce the IM distortion because increasing the current consumption reduces the time available for the portable wireless unit.
시스템 설계를 통해서도 IM 왜곡을 감소시킬 수 있다고 알려져 있다. 기지국들을 공통배치하고, 기지국에서 방향성 안테나를 사용하는 것 등이 시스템 설계에 포함될 수 있다. 기지국과 무선 수신기 사이의 거리가 무선 수신기에서 수신된 신호의 레벨에 있어 중요한 인수로 된다. 그러므로, IM 왜곡을 발생시키는 원치 않는 신호를 송신하는 원치 않는 기지국을 원하는 신호를 송신하은 원하는 기지국 근처에 공통배치하면, IM 왜곡이 원하는 신호를 압도할 가능성을 상당히 줄여준다. 그러나, 상이한 시스템의 기지국들을 공통 배치하는 것은, 예를 들면 기지국의 물리적인 위치, 기지국 설치 사이의 시간 경과, 기지국의 소유권 등과 같은 요인 때문에 항상 가능한 일이 아니다.System design is also known to reduce IM distortion. Such as using a directional antenna at a base station, etc. may be included in the system design. The distance between the base station and the radio receiver is an important factor in the level of the signal received at the radio receiver. Thus, placing an unwanted base station that transmits an unwanted signal that causes IM distortion common to the desired base station that transmitted the desired signal significantly reduces the likelihood that the IM distortion will overwhelm the desired signal. However, common placement of base stations of different systems is not always possible due to factors such as, for example, the physical location of the base station, the time lapse between base station installations, ownership of the base station,
기지국이 방향성 안테나를 갖는 경우 방향성 안테나에 의해 송신되는 신호가 단-방향성 안테나를 통해 목적하는 방향으로 증가된 전력을 갖기 때문에 IM 왜곡을 감소시키는데 도움이 된다. 신호 전력을 증가시키면 원하는 신호가 IM 왜곡에 의해 압도되지 않을 가능성이 증가한다. 그러나, IM 간섭의 감소는 방향성 안테나를 가진 원하는 기지국 및 IM 왜곡을 야기하는 원치 않는 기지국과 무선 수신기 사이의 상대적인 거리에 따르는 것이다. 그러므로, 무선 수신기가 원치 않는 기지국에 매우 근접하여 있고 원하는 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 경우 원하는 기지국으러부터 안테나의 방향성이 IM 왜곡을 극복하지 못할 수 있다. 또한 방향성 안테나는 다른 방향의 신호 도달범위를 희생시키고 시스템의 무선 도달범위를 제한하므로, 무선 도달범위를 증가시키기 위해서는 더 많은 기지국이 필요해 진다.If the base station has a directional antenna, the signal transmitted by the directional antenna helps to reduce the IM distortion since it has increased power in the desired direction through the short-directional antenna. Increasing the signal power increases the likelihood that the desired signal will not be overwhelmed by the IM distortion. However, the reduction in IM interference is due to the relative distance between the desired base station with directional antenna and the radio receiver, which undesirably causes IM distortion. Therefore, the orientation of the antenna from the desired base station may not overcome the IM distortion if the radio receiver is very close to the undesired base station and away from the desired base station. Directional antennas also sacrifice signal reach in the other direction and limit the wireless reach of the system, so more base stations are needed to increase wireless reach.
셀룰러 전화기와 같은 이동 무선기기는 열 잡음(thermal noise), 간섭을 포함하는 동적으로 변화하는 조건을 가진 채널을 통해 작동할 수 있어야 한다. 열 잡음은 수신기 잡음 특성, 수신기 대역폭, 온도 등에 의해 설정된다. 열 잡음은 대부분의 조건하에서 비교적 느리게 변화한다. 한편, 간섭은 여러 가지 요인 및 메커니즘에 의해 발생되는 것이며, 비교적 빠른 속도로 변화한다. 간섭의 요인에는 공통-채널 간섭, 인접 채널 감도상실, 상호변조(IM) 등이 포함된다.Mobile radio devices, such as cellular telephones, must be able to operate over channels with dynamically changing conditions, including thermal noise, interference. Thermal noise is set by receiver noise characteristics, receiver bandwidth, temperature, and so on. Thermal noise changes relatively slowly under most conditions. On the other hand, interference is caused by various factors and mechanisms, and changes at a relatively high speed. Factors of interference include common-channel interference, loss of adjacent channel sensitivity, and intermodulation (IM).
수신기 설계자들은 통상적으로 수신기 구성에 있어 안테나에 가장 근접한 쪽의 스테이지들을 수신기 전위(front end)라 하고 안테나에서 멀리 떨어진 스테이지들을 수신기 후위(back end)라고 인용한다. 통상적으로, 수신기의 전위 이득은 최악의 경우의 수신기 후위 잡음 특성을 만회하여 통용 가능한 감도에 도달할 수 있도록 충분히 높게 설정된다.Receiver designers typically refer to stages in the receiver configuration that are closest to the antenna as the receiver front end and those that are far from the antenna as the receiver back end. Typically, the potential gain of the receiver is set high enough to recover the worst-case receiver back-end noise characteristics to reach acceptable sensitivity.
통상적으로, 수신기 구성에 있어 첫 번째 액티브 스테이지는 고정된 이득을 가진 저 잡음 증폭기(low noise amplifier (LNA))이다. LNA의 이득은 수신기 잡음 특성을 최소화하여 통용 가능한 수신기 감도를 얻기 위해 높게 설정된다. 그런데, 높은 LNA 이득의 약점은 선형성에 있다. LNA 이득을 증가시키면, 다운 믹서(down mixer)와 같은 LNA에 뒤이은 스테이지가 동일한 IM 성능을 유지하기 위해서는 더 선형적으로 만들어져야 한다. 선형성이 커지면 DC 전력 소비도 커지는데, 이는 배터리-작동식 무선기기에서는 바람직하지 않은 것임이 명백이다. 역으로, LNA 이득을 낮춰서 IM 성능을 개선시키면 수신기 감도가 저하한다. 그러므로, 통상적인 무선기기에서 감도, IM 제거, 수신기 DC 전력 소비 간에는 상호보완이 이루어져야 한다.Typically, the first active stage in a receiver configuration is a low noise amplifier (LNA) with a fixed gain. The gain of the LNA is set high to minimize receiver noise characteristics and to achieve acceptable receiver sensitivity. However, the weakness of high LNA gain is in linearity. If you increase the LNA gain, then the stage following the LNA, such as a down mixer, should be made more linear to maintain the same IM performance. The greater the linearity, the greater the DC power consumption, which is obviously undesirable for battery-operated wireless devices. Conversely, lowering the LNA gain to improve IM performance degrades receiver sensitivity. Therefore, there is a trade-off between sensitivity, IM rejection, and receiver DC power consumption in conventional wireless devices.
감도, IM 제거, 수신기 DC 전력 소비간에 받아들여질 수 있는 상호보완을 달성하는 문제는 AMPS 셀룰러 무선기기 보다는 CDMA 무선기기에서 특히 요구되는 것인데 그 이유는 다음과 같다. 첫째, CDMA 채널이 AMPS 채널 보다 40 배 넓음로 온-채널 IM 발생 프러덕트의 발생 가능성이 더 크다. 둘째, CDMA IF 필터 손실이 AMPS IF 필터 손실 보다 10 내지 20 dB 이 크다. 그러므로, 후위 잡음 특성을 만회하여 동등한 감도를 얻기 위해서는 전위 이득이 더 커야한다. 통상적인 CDMA 무선기기의 상기한 두 가지 특성은 적절한 선형성 및 IM 제거의 유지를 위해 AMPS 무선기기에 비해 5 내지 6의 상수까지 수신기 전위 DC 전력 소비를 증가시키게 된다.The problem of achieving acceptable reciprocity between sensitivity, IM rejection, and receiver DC power consumption is specifically required for CDMA radio devices rather than AMPS cellular radio devices because: First, the CDMA channel is 40 times wider than the AMPS channel, and the on-channel IM generation products are more likely to occur. Second, the CDMA IF filter loss is 10 to 20 dB greater than the AMPS IF filter loss. Therefore, the potential gain must be greater to compensate for the back-off noise characteristics and to achieve equal sensitivity. Both of these characteristics of conventional CDMA radio equipment will increase receiver potential DC power consumption to a constant of 5 to 6 compared to AMPS radio equipment for proper linearity and maintenance of IM rejection.
간섭의 레벨을 감소시키면서 수신기 전력 소비를 감소시키기 위해서는, 간섭이 존재할 때 그 선형 특성을 동적으로 증가시키는 무선 수신기가 바람직하다. 따라서, 무선 수신기에서 수신된 신호의 품질을 최적화하기 위한 장치 및 방법이 요구된다.In order to reduce receiver power consumption while reducing the level of interference, a wireless receiver that dynamically increases its linearity characteristics in the presence of interference is desirable. Accordingly, there is a need for an apparatus and method for optimizing the quality of a signal received at a wireless receiver.
이하, 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하겠다. 제1도는 본 발명에 따른 무선 송수신기(100)의 전반적인 블럭도이다. 무선 송수신기(100)는 일반적으로 무선 송신기(102), 무선 수신기(104) 및 안테나(106)를 포함한다. 무선 송신기(102)는 안테나(106)를 거쳐 정보를 송신하고 무선 수신기(104)는 안테나(106)를 거쳐 정보를 수신한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall block diagram of a wireless transceiver 100 in accordance with the present invention. The wireless transceiver 100 generally includes a wireless transmitter 102, a wireless receiver 104, and an antenna 106. The wireless transmitter 102 transmits information via the antenna 106 and the wireless receiver 104 receives information via the antenna 106.
본 발명의 양호한 실시예에서, 무선 송수신기(100)는 셀룰러 무선전화 가입자 유닛이다. 무선 송수신기(100)는 차량 장착형, 휴대용, 또는 운반가능형 유닛 등과 같은 공지된 여러 가지 형태를 가질 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예에 따르면, 이동국은 전술한 IS-95 표준안에 기술한 바와 같은 CDMA 셀룰러 무선전화 시스템에 적합하게 설계된 CDMA 이동국이다.In a preferred embodiment of the present invention, the wireless transceiver 100 is a cellular radiotelephone subscriber unit. The wireless transceiver 100 may have various forms known in the art, such as a vehicle-mounted, portable, or portable unit. According to a preferred embodiment of the present invention, the mobile station is a CDMA mobile station designed for a CDMA cellular radiotelephone system as described in the aforementioned IS-95 standard.
일반적으로, 무선 송수신기(100) 및 안테나(106)는 본 기술분야에서 잘 알려진 것이기 때문에 본 발명을 이해하는데 필요한 경우를 제외하고는 더 자세히 설명하지는 않겠다. 무선 송신기(102)는 일반적으로 본 명세서에서 참고로 하고 있는 모토로라 무선전화기 모델 번호 SUF1712에 따른 것이다. 무선 송신기(102)는 정보 입력단(120)에서 정보를 수신한다. 정보는 일반적으로 음성 또는 데이터이다.Generally, the wireless transceiver 100 and the antenna 106 are well known in the art and will not be described in more detail, unless necessary to understand the present invention. Wireless transmitter 102 is in accordance with Motorola cordless telephone model number SUF1712, which is generally referred to herein. The wireless transmitter 102 receives information at the information input 120. The information is typically voice or data.
무선 수신기(104)는 신규한 것으로서, 일반적으로 제1도를 참고하여 설명하겠으며 더 상세하게는 제2도 내지 4도를 참고하여 설명하겠다. 무선 수신기(104)는 일반적으로 이득을 갖는 수신기(108)와, 복조기(110), 신호 품질 결정기(111), 이득 제어기(112), 신호 처리기(114)를 포함한다. 무선 송신기(102)는 정보 출력단(116)에서 정보를 발생시킨다. 정보는 일반적으로 음성 또는 데이터이다. 일반적으로, 이득을 갖는 수신기(108), 복조기(110), 신호 품질 결정기(111), 이득 제어기(112), 신호 처리기(114)는 본 기술분야에서 잘 알려진 것이기 때문에 본 발명을 이해하는데 필요한 경우를 제외하고는 더 자세히 설명하지는 않겠다. 이득을 갖는 수신기(108)는 일반적으로 본 명세서에서 참고로 하고 있는 모토로라 무선전화기 모델 번호 SUF1712 및 미합중국 특허 제 5,321,847 호에 따른 것이다. 복조기(110) 및 신호 품질 결정기(111)는 일반적으로 참조문헌 “CDMA 이동국 모뎀 ASIC”(″CDMA Mobil Station Modem ASIC″, Proceeding of the IEEE 1992 Custom Integrated Circuits Conference, section 10.2, 페이지 1 내지 5) : 및 “CDMA 디지털 셀룰러 시스템 ASIC 개관”(″Digital Cellular System an ASIC Overview″, Proceeding of the IEEE 1992 Custom Integrated Circuits Conference, section 10.1, 페이지 1 내지 7)에 설명된 바와 같은 주문형 집적회로(ASIC) 내에 구현된다. 신호 처리기(114)는 일반적으로, 예를들어, 본 기술 분야에 공지된 채널 디코더, 에러 검출/정정부, 오디오 프로세서, 데이터 프로세서를 포함한다.The wireless receiver 104 is novel and will generally be described with reference to Figure 1 and will be described in more detail with reference to Figures 2 to 4. The wireless receiver 104 generally includes a receiver 108 having a gain and a demodulator 110, a signal quality determiner 111, a gain controller 112, and a signal processor 114. The wireless transmitter 102 generates information at the information output terminal 116. The information is typically voice or data. Generally, since the gain receiver 108, demodulator 110, signal quality determiner 111, gain controller 112, and signal processor 114 are well known in the art, I will not explain it in any detail except for. The beneficial receiver 108 is in accordance with the Motorola cordless telephone model number SUF1712 and U.S. Pat. No. 5,321,847, which are generally incorporated herein by reference. Demodulator 110 and signal quality determiner 111 are generally referred to in the " CDMA Mobile Station Modem ASIC ", Proceedings of the IEEE 1992 Integrated Circuits Conference, section 10.2, pages 1 to 5) (ASIC) as described in " CDMA Digital Cellular System ASIC Overview ", Proceedings of the IEEE 1992 < RTI ID = 0.0 & do. The signal processor 114 generally includes, for example, a channel decoder, error detection / correction unit, audio processor, data processor, as known in the art.
일반적으로, 본 발명의 무선 수신기(104)는 제1 변조방법으로 변조된 원하는 RF 신호를 수신하지만 때로는 제2 변조방법으로 변조된 간섭 RF 신호도 수신한다. RF 신호를 변조하는 상기 두 방법은 아날로그 변조 및 디지털 변조를 포함한다. 아날로그 변조 기술을 사용하여 변조된 RF 신호는 디지털 RF 신호로 참조되며, 디지탈 변조기술을 사용하여 변조된 RF 신호는 디지탈 RF 신호로 참조된다. 아날로그 무선 주파수(RF) 신호 또는 디지털 RF 신호를 수신 및 송신할 수 있는 무선 송수신기는 듀얼 모드 무선 송수신기로 알려져 있다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 무선 수신기(104)는 아날로그 RF 신호 또는 코드 분할 다중 액세스(CDMA) RF 신호를 수신 할 수 있다. 아날로그 또는 CDMA RF 신호를 수신할 수 있는 듀얼 모드 수선 수신기는 본 기술 분야에 공지된 것이며, 일반적으로 전술한 IS-95 표준에 설명되어 있는 것이다. 대안적으로 본 발명은, 시분할 다중 액서스(TDMA) 무선 수신기 및 그룹 특정 이동형(Group Special Mobil(GSM)) 무선 수신기에서 사용될 수도 있다. 아날로그 또는 TDMA RF 신호를 수신할 수 있는 듀얼 모드 수신기는 본 기술분야에서 공지된 것이며, 일반적으로 본 명세서에 참고되어 있는 모토로라 무선전화기 모델 번호 SUF1702C에 따른 것이다. GSM RF 신호를 수신할 수 있는 무선 수신기도 본 기술분야에서 공지된 것이며, 일반적으로 본 명세서에 참고 되어 있는 모토로라 무선전화기 모델 번호 SUF1702C에 따른 것이다.Generally, the wireless receiver 104 of the present invention receives a desired RF signal modulated by a first modulation method, but also receives an interfering RF signal that is sometimes modulated by a second modulation method. The two methods of modulating the RF signal include analog modulation and digital modulation. Modulated RF signals using analog modulation techniques are referred to as digital RF signals, and modulated RF signals using digital modulation techniques are referred to as digital RF signals. A wireless transceiver capable of receiving and transmitting an analog radio frequency (RF) signal or a digital RF signal is known as a dual mode wireless transceiver. In a preferred embodiment of the present invention, the radio receiver 104 may receive an analog RF signal or a code division multiple access (CDMA) RF signal. Dual mode repair receivers capable of receiving analog or CDMA RF signals are known in the art and are generally described in the aforementioned IS-95 standard. Alternatively, the present invention may be used in time division multiple access (TDMA) radio receivers and Group Special Mobile (GSM) radio receivers. Dual mode receivers capable of receiving analog or TDMA RF signals are known in the art and generally conform to the Motorola cordless telephone model number SUF1702C referred to herein. Wireless receivers capable of receiving GSM RF signals are also known in the art and generally conform to the Motorola cordless telephone model number SUF1702C referred to herein.
이득 제어기(112)는 이득을 갖는 수신기(108), 복조기(110), 신호 품질 결정기(111), 신호 처리기(114)와 결합하여 신규한 장치 및 방법을 제공하는 것으로써, 제1도를 참고하여 대략적으로 설명하고 제2도 내지 4도를 참고하여 상세히 설명하겠다. 일반적으로, 무선 수신기(104)내의 상기 장치 및 방법은 이득을 갖는 무선 수신기(104)에서 수신된 신호(124)의 품질(130)을 최적화하는 것이다. 본 발명은 수신된 신호(124)의 품질을 결정할 수 있는 어떠한 무선 수신기에도 유용한 것이다. 특히, 이득을 갖는 수신기(108)는 무선 주파수(RF) 신호(122)를 수신하여 수신 신호(124)를 발생시킨다. 신호 품질 결정기(111)가 수신 신호(124)의 품질(130)을 결정한다. 이득 제어기(112)는 수신 신호(124)의 품질(130)에 응답하여 무선 수신기(104)의 이득을 조정한다.The gain controller 112 is coupled to a gain receiver 108, a demodulator 110, a signal quality determiner 111 and a signal processor 114 to provide a novel apparatus and method, And will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4. Generally, the apparatus and method within the wireless receiver 104 is to optimize the quality 130 of the received signal 124 at the wireless receiver 104 with the gain. The present invention is useful for any wireless receiver capable of determining the quality of the received signal 124. In particular, a gain receiver 108 receives a radio frequency (RF) signal 122 and generates a received signal 124. The signal quality determiner 111 determines the quality 130 of the received signal 124. The gain controller 112 adjusts the gain of the wireless receiver 104 in response to the quality 130 of the received signal 124.
또, 신호 처리기(114)는 복조된 신호(126)를 처리하여, 정보 출력단(116)에서 처리된 신호(128)를 발생시킨다.The signal processor 114 also processes the demodulated signal 126 to generate a processed signal 128 at the information output stage 116.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기(112)는 소프트웨어로 구현된다. 대안적으로 이득 제어기(112)는 분리된 부분으로 또는 집적회로 내에 구현될 수도 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the gain controller 112 is implemented in software. Alternatively, the gain controller 112 may be implemented as a separate part or in an integrated circuit.
이득 제어기(112)는 무선 수신기(104)에 적합한 임의의 비유로 무선 수신기(104)의 이득을 조정하도록 설계될 수 있다. 또한, 이득 제어기(112)는 그 구현이 디지털 방식인지 또는 아날로그 방식인지에 따라 각각 증가적으로 또는 연속적으로 무선 수신기(104)의 이득을 조정하도록 설계될 수 있다. 이득 제어기(112)는 수신 신호의 품질(130)이 선정된 임계치 이하로 떨어지는 경우에도 동작가능한 것이 바람직하지만, 이득 제어기(112)는 무선 수신기(104)가 서비스 상태에 있을 때에 동작가능하게 할 수도 있다.The gain controller 112 may be designed to adjust the gain of the wireless receiver 104 in any analogy suitable for the wireless receiver 104. [ In addition, the gain controller 112 may be designed to adjust the gain of the wireless receiver 104 either incrementally or continuously, respectively, depending on whether the implementation is digital or analog. The gain controller 112 is preferably operable when the quality 130 of the received signal falls below a predetermined threshold but the gain controller 112 may also be operable when the wireless receiver 104 is in service have.
본 발명의 양호한 실시예에서, RF 신호(122)는 869 MHz 내지 894 MHz 범위의 수신 주파수 대역을 갖는다. 본 발명의 실시예에서, 수신 신호(124)는 원하는 신호와 원치 않는 신호를 포함한다. 원치 않는 신호는 예를들어 수신기 내에서 발생하는 잡음과, IM 왜곡 프로덕트(distortion products)을 포함하는, 수신기 내에서 발생하는 왜곡 프로덕트를 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 수신 신호(124)의 품질(130)은 수신 신호(124)에 대한 원하는 신호의 비율로 특징지워진다. CDMA 시스템에서는 그 비율이 수신 신호의 전체 전력 스펙트럼 강도(Io)에 대한 원하는 신호의 칩 당 에너지(Ec)로 특징지워 진다.In a preferred embodiment of the present invention, the RF signal 122 has a receive frequency band ranging from 869 MHz to 894 MHz. In an embodiment of the present invention, the received signal 124 includes a desired signal and an unwanted signal. The unwanted signals include, for example, noise that occurs within the receiver and distortion products that occur within the receiver, including IM distortion products. In a preferred embodiment of the present invention, the quality 130 of the received signal 124 is characterized by the ratio of the desired signal to the received signal 124. In a CDMA system the ratio is characterized by the energy per chip (Ec) of the desired signal relative to the total power spectral intensity (Io) of the received signal.
수신 신호(124)의 품질(130)은 무선 수신기(104)의 각종 신호 포인트로부터 유도될 수 있다. 대안적으로, 신호 품질 결정기(111)는 (신호 품질 결정기(111)로 가는 점선으로 도시된 바와 같은) 복조된 신호(126) 또는 처리된 신호(128)의 에러율(error rate)을 산정하기 위한 에러율 산정기를 구비할 수 있다. 복조된 신호(126)로부터 유도되는 에러율은 심벌 에러율이다. 이득 제어기(112)는 복조된 신호(126)의 심벌 에러율에 응답하여 무선 수신기(104)의 이득을 조정한다. 처리된 신호(128)로부터 유도되는 에러율은 비트 에러율이다. 이득 제어기(112)는 처리된 신호(128)의 비트 에러율에 응답하여 무선 수신기(104)의 이득을 조정한다. 수신 신호(124)의 품질(130)을 유도해내기 위한 모든 상기한 신호 포인트는 이득 제어기(112)에 대해 사실상 동일한 타입의 정보를 발생시킨다. 수신 신호(124)의 품질 (130)을 유도해내기 위한 특정 신호 포인트는 변조 방법, 무선 수신기 토폴러지(topology) 및 다른 공지된 설계 조건에 따르는 것이다.The quality 130 of the received signal 124 may be derived from various signal points of the wireless receiver 104. Alternatively, the signal quality determiner 111 may determine the error rate of the demodulated signal 126 or the processed signal 128 (as shown by the dashed line to the signal quality determiner 111) An error rate calculator may be provided. The error rate derived from the demodulated signal 126 is the symbol error rate. The gain controller 112 adjusts the gain of the wireless receiver 104 in response to the symbol error rate of the demodulated signal 126. The error rate derived from the processed signal 128 is the bit error rate. The gain controller 112 adjusts the gain of the wireless receiver 104 in response to the bit error rate of the processed signal 128. All such signal points for deriving the quality 130 of the received signal 124 generate virtually the same type of information for the gain controller 112. The specific signal points for deriving the quality 130 of the received signal 124 are in accordance with the modulation method, radio receiver topology and other known design conditions.
제2도는 본 발명에 따른 제1도의 무선 수신기(104)의 상세한 블록도이다. 일반적으로, 제2도에는 수신기(108) 및 이득 제어기(112)가 더욱 상세히 도시되었다. 수신기(108) 일반적으로 제1 밴드패스 필터(202), 가변 감쇠기(204), 가변 이득 증폭기(206), 제2 밴드패스 필터(208), 믹서(210), 국부 발진기(212), 제3 밴드패스 필터(214), 중간 주파수(IF)단(216), 수신 신호 세기 표시(received signal strength indication(RSSI)) 산정기(217), RSSI 보상기(218)를 포함한다. RSSI 보상기(218)는 합산기(220) 및 지연소자(222)를 포함한다. 일반적으로, 제1 밴드패스 필터(202), 가변 감쇠기(204), 가변 이득 증폭기(206), 제2 밴드패스 필터(208), 믹서(210), 국부 발진기(212), 제3 밴드패스 필터(214), 중간 주파수(IF)단(216), RSSI 산정기(217), 합산기(220) 및 지연소자(222)는 본 기술분야에 공지된 것이므로, 본 발명을 이해하는데 필요한 경우를 제외하고는 더 자세히 설명하지 않겠다.FIG. 2 is a detailed block diagram of a wireless receiver 104 of FIG. 1 according to the present invention. In general, the receiver 108 and gain controller 112 are shown in more detail in FIG. The receiver 108 generally includes a first bandpass filter 202, a variable attenuator 204, a variable gain amplifier 206, a second bandpass filter 208, a mixer 210, a local oscillator 212, Band pass filter 214, an intermediate frequency (IF) stage 216, a received signal strength indication (RSSI) estimator 217, and an RSSI compensator 218. The RSSI compensator 218 includes a summer 220 and a delay element 222. In general, a first band pass filter 202, a variable attenuator 204, a variable gain amplifier 206, a second band pass filter 208, a mixer 210, a local oscillator 212, The intermediate frequency (IF) stage 216, the RSSI calculator 217, the summer 220 and the delay element 222 are well known in the art and thus are not necessary to understand the present invention I will not explain it in more detail.
제1 밴드패스 필터(202)는 RF 신호(122)를 필터링하여 제1 필터링된 신호(224)를 발생시킨다. 가변 감쇠기(204)는 제1 이득 제어신호(132)에 응답하여 제1 필터링된 신호를 감쇠시켜 감쇠된 신호(228)를 발생시킨다. 가변 이득 증폭기(206)는 이득 제어기(112)에서 나온 제2 이득 제어신호(133)에 응답하여 감쇠된 신호(228)를 증폭시켜 증폭된 신호(232)를 발생시킨다. “증폭” 이란 용어는 일반적으로 감쇠된 신호(228)의 레벨을 변동시키는 것을 의미하며, 감쇠된 신호(228)의 레벨을 증가 및 감소시키는 것을 모두 포함한다. 대안적으로, 가변 이득 증폭기(206)는 공지된 바와 같은 가변 이득 감쇠기(비도시)가 뒤따르는 고정 이득 증폭기(비도시)로 구현될 수도 있다. 대안적으로, 이득 제어기(112)로부터의 이득 제어신호는 무선 수신기(104)의 다른 공지된 소자의 이득이 변동되도록 할 수도 있다. 제2 밴드패스 필터(208)는 증폭된 신호(232)를 필터링하여 제2 필터링된 신호(234)를 발생시킨다. 믹서(210)는 국부 발진기(212)에서 발생된 국부 발진기 신호(236)에 응답하여 제2 필터링된 신호(234)를 혼합해서IF 신호(238)를 발생시킨다. 제3 밴드패스 필터(214)는 IF 신호(238)를 필터링하여 필터링된 IF 신호(240)를 발생시킨다. 중간주파수(IF)단(216)은 필터링된 IF 신호(240)를 수신하며 수신 신호(124)를 발생시킨다. RSSI 신청기(217)는 필터링된 IF 신호(240)의 RSSI를 산정한다. 제1 밴드패스 필터(202)에서 IF단(216)에 이르는(202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 217)을 포함하는 수신기 구성은 통상적인 것이므로 더 상세히 설명하지 않겠다.The first band pass filter 202 filters the RF signal 122 to generate a first filtered signal 224. The variable attenuator 204 attenuates the first filtered signal in response to the first gain control signal 132 to generate the attenuated signal 228. The variable gain amplifier 206 amplifies the attenuated signal 228 in response to the second gain control signal 133 from the gain controller 112 to generate the amplified signal 232. The term " amplification " generally refers to varying the level of the attenuated signal 228 and includes both increasing and decreasing the level of the attenuated signal 228. Alternatively, the variable gain amplifier 206 may be implemented as a fixed gain amplifier (not shown) followed by a variable gain attenuator (not shown) as is known. Alternatively, the gain control signal from gain controller 112 may cause the gain of other known elements of wireless receiver 104 to vary. The second band pass filter 208 filters the amplified signal 232 to generate a second filtered signal 234. [ The mixer 210 mixes the second filtered signal 234 in response to the local oscillator signal 236 generated in the local oscillator 212 to generate an IF signal 238. The third bandpass filter 214 filters the IF signal 238 to generate a filtered IF signal 240. The intermediate frequency (IF) stage 216 receives the filtered IF signal 240 and generates a received signal 124. The RSSI applicator 217 calculates the RSSI of the filtered IF signal 240. The receiver configuration including the first band pass filter 202 to the IF stage 216 (202, 204, 206, 208, 210, 212, 214, 216, 217) is conventional and will not be described in further detail.
RF 신호(122)는 원하는 RF 신호와 원치않는 RF 신호를 포함한다. 원치않는 RF 신호는 여러 가지 RF 주파수에 중심을 둔 하나 이상의 RF 신호를 포함한다. 무선 수신기(104)는 무선 수신기 설계 분야에서 공지된 여러 가지 이유로 원하는 RF 신호의 RSSI 산정을 필요로 한다. RSSI 산정기에 의해 제공되는 원하는 RF 신호의 RSSI 산정값은 RSSI 산정기 전의 전체 이득의 함수로 된다. 그러므로, 가변 이득 증폭기(206)의 이득이 변동하면, RSSI 산정값(242)은 원하는 RF 신호의 RSSI를 양호하게 표시하지 못한다. RSSI 산정기에 의해 제공되는 원하는 RF 신호의 RSSI 산정값은 RSSI 산정기 정의 전체 이득의 함수로 된다. 그러므로, 본 발명의 실시예에서 RSSI 보상기(218)는 무성 수신기(104)의 이득에 응답하여 RSSI 산정값(242)을 보상하고 원하는 RF 신호(122)의 RSSI를 나타내는 수신신호(124)의 보상된 RSSI(134)를 발생시킨다. RSSI 보상기(218)는 합산기(220)와 지연소자(222)로 구현된다. 합산기(220)는 수신 신호(242)의 RSSI 와 지연된 이득 신호(244)를 합산하고 한정된 이득 제어 신호(246)를 감산하여 수신 신호(124)의 보상된 RSSI(134)를 발생시킨다. 그러므로, 수신 신호(242)의 RSSI의 적절한 산정값을 얻기 위하여 수신 신호(124)에는 이득이 부과되지 않는다.The RF signal 122 includes a desired RF signal and an unwanted RF signal. An unwanted RF signal includes one or more RF signals centered at various RF frequencies. The wireless receiver 104 requires RSSI estimation of the desired RF signal for various reasons known in the wireless receiver design arts. The RSSI estimate of the desired RF signal provided by the RSSI estimator is a function of the total gain before the RSSI estimate. Therefore, if the gain of the variable gain amplifier 206 fluctuates, the RSSI estimate value 242 does not display the RSSI of the desired RF signal well. The RSSI estimate of the desired RF signal provided by the RSSI estimator is a function of the total gain of the RSSI estimator. Therefore, in an embodiment of the present invention, the RSSI compensator 218 compensates the RSSI estimate 242 in response to the gain of the silent receiver 104 and compensates for the received signal 124 indicative of the RSSI of the desired RF signal 122 Gt; RSSI 134 < / RTI > The RSSI compensator 218 is implemented with a summer 220 and a delay element 222. The summer 220 sums the RSSI of the received signal 242 and the delayed gain signal 244 and subtracts the limited gain control signal 246 to generate the compensated RSSI 134 of the received signal 124. Therefore, no gain is imposed on the received signal 124 to obtain an appropriate estimate of the RSSI of the received signal 242. [
이득 제어기(112)는 수신 신호(124)의 품질(130)에 응답하여 한정된 이득 제어 신호(246)를 발생시키고 한정된 이득 제어 신호(246)에 응답하여 무선 수신기(104)의 이득을 조정한다.The gain controller 112 generates a limited gain control signal 246 in response to the quality 130 of the received signal 124 and adjusts the gain of the wireless receiver 104 in response to the limited gain control signal 246.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기(112)는 제1 비교기(248), 제2 비교기(250), 이득 제어 신호 결정기(252), 제1 지연소자(254), 제2 지연소자(256)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 제1 비교기(248), 제2 비교기(250), 이득 제어 신호 결정기(252), 제1 지연소자(254), 제2 지연소자(256)는 본 기술분야에 공지된 것이므로, 본 발명을 이해하는데 필요한 경우 이외에는 더 상세히 설명하지 않겠다. 제1 비교기(248)는 제1 비교기(248)의 포지티브 입력(258)에서의 수신 신호(124)의 품질(130)의 현재 측정치를 제1 비교기(248)의 네가티브 입력(260)에서의 수신 신호(124)의 품질(130)의 현재 측정치와 비교하여 +1 또는 -1 의 값으로 추정되는 제1 출력신호(262)를 발생시킨다. 제2 비교기(250)는 제2 비교기(250)의 포지티브 입력(264)에서의 이득(246)의 현재 측정치를 제2 비교기(250)의 네가티브 입력(266)에서의 이득(246)의 과거 측정치와 비교하여 +1 또는 -1 의 값으로 추정되는 제2 출력신호(268)를 발생시킨다. 이득 제어 신호 결정기(252)는 제1 및 제2 출력신호(262 및 268)에 응답하여 이득 제어 신호(270)를 결정한다.In a preferred embodiment of the present invention the gain controller 112 includes a first comparator 248, a second comparator 250, a gain control signal determiner 252, a first delay element 254, a second delay element 256 ). In general, since the first comparator 248, the second comparator 250, the gain control signal determiner 252, the first delay element 254, and the second delay element 256 are well known in the art, I will not elaborate on the details except when necessary to understand the invention. The first comparator 248 compares the current measurement of the quality 130 of the received signal 124 at the positive input 258 of the first comparator 248 to the received signal 124 at the negative input 260 of the first comparator 248 And produces a first output signal 262 that is estimated to be a value of +1 or -1 as compared to the current measurement of the quality 130 of the signal 124. [ The second comparator 250 compares the current measurement of the gain 246 at the positive input 264 of the second comparator 250 with the past measurement of the gain 246 at the negative input 266 of the second comparator 250 To produce a second output signal 268 that is estimated to be a value of +1 or -1. The gain control signal determiner 252 determines the gain control signal 270 in response to the first and second output signals 262 and 268.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어 신호 결정기(252)는 제1 곱셈기(272), 제2 곱셈기(274), 합산기(276), 지연소자(284)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 제1 곱셈기(272), 제2 곱셈기(274), 합산기(276), 지연소자(284)는 공지된 것이므로, 본 발명을 이해하는데 필요한 경우 이외에는 더 상세히 설명하지 않겠다. 제1 곱셈기(272)는 제1 출력 신호(262)와 제2 출력 신호(268)를 곱셈하여 곱해진 신호(278)를 발생시킨다. 제2 곱셈기(274)는 곱해진 신호(278)에 선정된 이득 제어 스텝값(dG)을 곱하여 이득제어 스텝 신호(280)를 발생시킨다. 합산기(276)는 이득제어 스텝 신호(280)를 지연소자(284)에서 제공한 과거의 이득 제어 신호(282)와 합산하여 현재의 이득 제어 신호(270)를 발생시킨다.The gain control signal determiner 252 includes a first multiplier 272, a second multiplier 274, a summer 276, and a delay element 284. The gain control signal determiner 252 includes a first multiplier 272, a second multiplier 274, a summer 276, In general, the first multiplier 272, the second multiplier 274, the summer 276, and the delay element 284 are well known and will not be described in more detail unless necessary to understand the present invention. The first multiplier 272 multiplies the first output signal 262 by the second output signal 268 to produce a multiplied signal 278. The second multiplier 274 multiplies the multiplied signal 278 by a predetermined gain control step value dG to generate a gain control step signal 280. [ A summer 276 sums the gain control step signal 280 with the past gain control signal 282 provided by the delay element 284 to generate the current gain control signal 270.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기(112)는 이득 제어 신호(270)를 최대값(288)과 최소값(290) 사이로 제한하여 한정된 이득 제어 신호(246)를 발생시키는 제한기(286)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 제2도에서, 설명 목적상, 이득 제어 신호(246)의 값은 감쇠기(204)와 VGA(206)의 원하는 순 이득과 동일하게 되어 있다. 일반적으로, 제한기(286)는 공지된 것이므로, 본 발명을 이해하는데 필요한 경우 이외에는 더 상세히 설명하지 않겠다.In a preferred embodiment of the present invention the gain controller 112 includes a limiter 286 that limits the gain control signal 270 between a maximum value 288 and a minimum value 290 to produce a limited gain control signal 246 And further comprising: In the second figure, for purposes of illustration, the value of the gain control signal 246 is equal to the desired net gain of the attenuator 204 and VGA 206. In general, limiter 286 is well known and will not be described in more detail, unless necessary for understanding the present invention.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기(112)의 제한기(286)는 보상된 RSSI(134)에 응답하여 이득 제어 신호(270)를 최대값(288) 까지로 제한한다. 수신된 신호가 강력한 경우 최대 이득을 제한하면 순간적인 IM 버스트의 초기 영향을 최소화할 수 있다.In a preferred embodiment of the present invention, the limiter 286 of the gain controller 112 limits the gain control signal 270 to a maximum value 288 in response to the compensated RSSI 134. If the received signal is strong, limiting the maximum gain can minimize the initial impact of the instantaneous IM burst.
본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기는 스위치(294)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 스위치(294)는 제1 합산기(293), 제2 합산기(295), 제1 제한기(296), 제2 제한기(297)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 한정된 제어신호(246)에서 VGA 제어신호(133)를 감산하여 제1 합산기 출력 (298)이 발생된다. 제1 합산기 출력(298)은 제1 제한기(296)에 의해 최대값(291) 이내로 한정되며 감쇠기 제어신호(132)를 발생시킨다. 감쇠기 제어신호(132)를 한정된 제어신호(246)로부터 감산하여 제2 합산기 출력(299)을 발생시킨다. 제2 합산기 출력(299)은 제2 제한기(297)에 의해 최소값(292) 이내로 한정되며 감쇠기 제어신호(133)를 발생시킨다. 일반적으로, 제1 합산기(293), 제2 합산기(295), 제1 제한기(296), 제2 제한기(297)는 공지된 것이므로, 본 발명을 이해하는데 필요한 경우 이외에는 더 상세히 설명하지 않겠다.In a preferred embodiment of the present invention, the gain controller further comprises a switch 294. The switch 294 is characterized in that it includes a first summer 293, a second summer 295, a first limiter 296 and a second limiter 297. The first summer output 298 is generated by subtracting the VGA control signal 133 from the limited control signal 246. [ The first summing output 298 is limited to a maximum value 291 by a first limiter 296 and generates an attenuator control signal 132. And subtracts the attenuator control signal 132 from the limited control signal 246 to generate a second summer output 299. The second summer output 299 is limited to a minimum value 292 by the second limiter 297 and generates the attenuator control signal 133. [ In general, the first summer 293, the second summer 295, the first limiter 296, and the second limiter 297 are well known, and therefore will be described in more detail except when necessary to understand the present invention I will not.
VGA(206)의 이득은 제2 합산기 출력이 최소값(292) 보다 크게끔 이득 제어 신호(246)가 설정된 경우 이득 제어신호(133)에 응답하여 변동한다. 이 때에, 감쇠기(204)는 최소 감쇠로 억제된다. 제1 합산기 출력(298)이 최대값(291) 보다 작게끔 이득 제어신호(246)가 설정된 경우 감쇠기(204)의 감쇠값이 이득 제어신호(132)에 응답하여 변동한다. 이때에는 VGA(206)의 이득이 최소 허용 VGA 이득으로 억제된다. 대안적인 실시예에서는 감쇠기(204) 만을 또는 VGA(206) 만을 변동시킬수 있다.The gain of the VGA 206 fluctuates in response to the gain control signal 133 when the gain control signal 246 is set so that the second summer output is greater than the minimum value 292. [ At this time, the attenuator 204 is suppressed to a minimum attenuation. The attenuation value of the attenuator 204 varies in response to the gain control signal 132 when the gain control signal 246 is set such that the first summer output 298 is less than the maximum value 291. [ At this time, the gain of the VGA 206 is suppressed to the minimum allowable VGA gain. In an alternative embodiment, only the attenuator 204 or only the VGA 206 may be varied.
Ec/Io를 결정하는 신호 품질 결정기(111)의 적분 주기가 이득 조정 루프에 대한 최소 반복 주기를 좌우한다. 최소 적분 시간은 64 칩이며 대략 50 마이크로초에 해당한다. 자동 이득 제어(automatic gain control(AGC)) 및 액티브 필터링이 수신기의 후위(back end)에서 구현된다면, 신호가 후위의 순간적인 동적 범위내에 있을 수 있도록 타이밍을 더 고려할 필요가 있다. 후위 AGC가 안정되게 하기 위해, 적분 주기가 증가되거나 주어진 시간 주기에서 동일한 방향으로 연속적인 이득 스텝의 수가 제한되어야 한다.The integration period of the signal quality determiner 111, which determines Ec / Io, determines the minimum repetition period for the gain adjustment loop. The minimum integration time is 64 chips and corresponds to approximately 50 microseconds. If automatic gain control (AGC) and active filtering are implemented at the back end of the receiver, it is necessary to consider the timing so that the signal can be within the instantaneous dynamic range of the posterior. To stabilize the posterior AGC, the integration period must be increased or the number of consecutive gain steps in the same direction in a given time period must be limited.
무선 수신기(104)의 전위(front end)에서 이득 조정을 갖는 것의 또다른 장점은 무선 수신기의 동적 범위가 확장한다는 것이다. 무선 수신기(104)의 IF 섹션(216)은 통상적으로 강한 신호에 포화시키기 위한 제1 스테이지이다. 그러므로, 무선 수신기(104)의 동적 범위는 전위 이득 감축을 통해 확장된다.Another advantage of having a gain adjustment at the front end of the wireless receiver 104 is that the dynamic range of the wireless receiver extends. The IF section 216 of the wireless receiver 104 is typically a first stage for saturating with a strong signal. Therefore, the dynamic range of the wireless receiver 104 is extended through potential gain reduction.
제3도는 수신기의 입력에 관계된 수신기 열잡음(thermal noise) 전력(N)(306), 수신기의 입력에 관계된 간섭 전력(I)(307), 수신기의 입력에 관계된 수신기 열잡음 전력과 수신기의 입력에 관계된 간섭 전력을 합한 것(I+N)(308), 감쇠기(204)와 VGA(206)의 순 이득(301)에 대한 수신기 입력에서의 원하는 RF 신호 전력(310) 등을 도시한 그래프이다. 수신기의 입력에 관계된 수신기 열 전력은 수신기 전위 이득이 증가함에 따라 감소된다. 제3도에서 수신기의 입력에 관계된 간섭 전력은 수신기에서 수신한 원치않는 RF 신호 때문에 수신기 내에서 발생하는 IM 왜곡에 의한 것으로 여겨진다. 따라서, 수신기의 입력에 관계된 수신기 열잡음 전력의 합(308)은 수신기 전위 이득이 증가함에 따라 증가된다. 그러므로, 수신기의 입력에 관계된 수신기 열잡음 전력의 합(308)은 수 이득(G)의 값(314)에서 최소값 A(316)을 갖는다. 원하는 RF 신호 전력은 송신 소오스로부터의 거리와 같은 외부적인 인수의 함수이므로 수신기 전위 이득과 무관하다. 따라서 본 발명의 장치 및 방법은 수신기 입력에 관계된 수신기 열잡음과 수신기의 입력에 관계된 간섭 전력을 합한 것에 대한 원하는 RF 신호 전력의 비율을 최대화하는 이득(314)으로 정위 이득을 조정한다. 상기한 최대 비율은 최적의 수신 신호 품질에 대응하는 것이다.Figure 3 shows a graphical representation of the receiver thermal noise power (N) 306 associated with the input of the receiver, the interference power (I) 307 associated with the input of the receiver, the receiver thermal noise power associated with the input of the receiver, The desired RF signal power 310 at the receiver input to the net gain 301 of the attenuator 204 and the VGA 206, and the like. The receiver thermal power associated with the input of the receiver is reduced as the receiver potential gain increases. In Figure 3, the interference power associated with the input of the receiver is believed to be due to the IM distortion occurring in the receiver due to the unwanted RF signal received at the receiver. Thus, the sum 308 of receiver thermal noise power related to the input of the receiver is increased as the receiver potential gain increases. Therefore, the sum 308 of the receiver thermal noise power associated with the input of the receiver has a minimum value A 316 at the value 314 of the numerical gain G. [ The desired RF signal power is independent of the receiver potential gain since it is a function of external factors such as the distance from the transmitting source. Thus, the apparatus and method of the present invention adjusts the localization gain to a gain 314 that maximizes the ratio of the desired RF signal power to the sum of the receiver thermal noise associated with the receiver input and the interference power associated with the input of the receiver. The above-mentioned maximum ratio corresponds to the optimal received signal quality.
제3도에서, 수신기 열잡음 및 IM 간섭이 신호 품질 저하의 주된 요인인 것으로 여겨진다. 전위에 뒤따르는 스테이지의 포화 특성에 기인한 신호 왜곡과 같은 부수적인 왜곡 또는 잡음의 요인이 수신기에 내재한다면, 본 발명은 모든 전위 이득에 따른 왜곡 프로덕트의 합을 최소화시키는 이득값으로 조절하여 수신 신호의 품질을 극대화한다.In FIG. 3, receiver thermal noise and IM interference are considered to be the main factors of signal quality degradation. If a factor of side distortion or noise, such as signal distortion due to the saturation characteristic of the stage following the potential, is inherent in the receiver, the present invention adjusts to a gain value that minimizes the sum of the distortion products along all potential gains, To maximize the quality of the product.
Gim(314)은 이득 제어 루프에 대한 순 이득에 관한 초기화된 시작 포인트를 제공한다. 상기 포인트에서, Ior/(N+I)의 비율(315)은 예를들면 -1.1 dB 과 같은 선정된 최소값이다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 이득 제어기(112)는 무선 수신기(104)의 신호대 잡음비 (Ec/Io)를 기초로 하여 수신기 이득을 동적으로 조정한다. CDMA 무선 수신기에서 다수의 레이크 핑거(rake finger)가 사용되는 경우, 레이크 핑거로부터 얻을 수 있는 가장 큰 Ec/Io가 이용된다. 이득 제어기(112)의 기본적인 동작은 두 가지 스텝을 포함한다. 첫째, Ec/Io 의 현재값이 종전의 Ec/Io 값 보다 양호하다면, 이득 제어기(112)는 종전의 이득 스텝과 같은 방향으로 이득을 진행시킨다. 둘째, Ec/Io의 현재값이 종전의 Ec/Io 값 보다 나쁘다면, 이득 제어기(112)는 종전의 이득 스텝과 반대 방향으로 이득을 진행시킨다. VGA(206)의 이득은 각각의 새로운 Ec/Io 샘플에 대해 변동한다. 루프가 최적 이득 환경 G(314)으로 안정되면, 이득은 최적 환경의 상하로 토글(toggle)한다. Gim 314 provides an initialized starting point for the net gain for the gain control loop. At this point, the ratio 315 of Ior / (N + I) is a predetermined minimum value, for example, -1.1 dB. In a preferred embodiment of the present invention, the gain controller 112 dynamically adjusts the receiver gain based on the signal-to-noise ratio (Ec / Io) of the wireless receiver 104. When multiple rake fingers are used in a CDMA wireless receiver, the largest Ec / Io available from the Rake finger is used. The basic operation of the gain controller 112 includes two steps. First, if the current value of Ec / Io is better than the previous Ec / Io value, the gain controller 112 advances the gain in the same direction as the previous gain step. Second, if the current value of Ec / Io is worse than the previous Ec / Io value, the gain controller 112 advances the gain in the opposite direction to the previous gain step. The gain of VGA 206 varies for each new Ec / Io sample. If the loop is stable to the optimal gain environment G (314), the gain toggles up and down in the optimal environment.
제4도는 본 발명에 따른 제1도의 이득 제어기(112)의 대안적인 실시예의 상세한 블록도이다. 일반적으로 대안적인 이득 제어기(400)는 제1 비교기(402), 제2 비교기(404), AND 게이트(406)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로, 제1 비교기(402), 제2 비교기(404), AND 게이트(406)는 본 기술분야에 공지된 것이므로, 여기서는 본 발명을 이해하는데 필요한 경우 이외에는 더 이상 설명하지 않겠다. 제1 비교기(402)는 수신 신호의 품질(130)이 양호한 것인지 또는 불량한 것인지를 결정한다. 본 발명의 실시예에서, 품질은 전술한 바와 같은 Ec/Io이다. 결정과정은 결정된 Ec/Io를 미리 선정된 Ec/Io 임대값(410)과 비교하여 제1 출력 신호(414)를 발생시키는 것으로 이루어진다. 본 발명의 양호한 실시예에서, 수신 신호의 RSSI(134)는 전술한 바와 같은 보상된 RSSI(134)이다. 결정과정은 보상된 RSSI(134)를 미리 선정된 RSSI 임계값(408)과 비교하여 제2 출력 신호(412)를 발생시키는 것으로 이루어진다. 미리 선정된 RSSI 임계값(408)은 선정된 감쇠기 값을 기초로 하여 Ior/N 의 비율을 선정된 비율 이하로 감소시키는 수신 신호 레벨에서는 감쇠기(204)가 스우치되지 않도록 설정한다. Ior은 원하는 기지국으로부터의 원하는 RF 신호 전력이며 N 은 수신기 입력에 관계된 수신기의 열잡음이다. 대안적인 이득 제어기(400)는 수신 신호(124)의 품질(130)과 RSSI(134)가 모두 양호할 때에 무선 수신기(104)의 이득을 조절한다. 제1 출력 신호(414)와 제2 출력 신호(412) 모두가 AND 게이트(406)의 입력에서 논리 하이(high) 레벨일 때에 양호한 결정이 이루어지는데, 이는 RSSI(134)가 상승하고 Ec/Io 비율(130)이 감소하는 것이 검출될 때 일어나는 것이다. 대안적인 이득 제어기(400)는 수신 신호(124)의 품질(130) 또는 RSSI(134)가 불량한거나 수신 신호(124)의 품질(130)과 RSSI(134)가 모두 불량할 때에는 무선 수신기(104)의 이득을 조절하지 않는다. 제1 출력 신호(414)와 제2 출력 신호(412) 모두가 또는 그 중의 하나가 AND 게이트(406)의 입력에서 논리 로우(low) 레벨일 때에 양호한 결정이 이루어진다.FIG. 4 is a detailed block diagram of an alternative embodiment of the gain controller 112 of FIG. 1 according to the present invention. In general, the alternative gain controller 400 is characterized by including a first comparator 402, a second comparator 404, and an AND gate 406. In general, the first comparator 402, the second comparator 404, and the AND gate 406 are well known in the art, and will not be described here unless necessary to understand the present invention. The first comparator 402 determines whether the quality 130 of the received signal is good or bad. In an embodiment of the present invention, the quality is Ec / Io as described above. The determination process consists of comparing the determined Ec / Io with a pre-selected Ec / Io lease value 410 to generate a first output signal 414. In a preferred embodiment of the present invention, the RSSI 134 of the received signal is the compensated RSSI 134 as described above. The determination process consists of comparing the compensated RSSI 134 with a pre-selected RSSI threshold 408 to generate a second output signal 412. The predetermined RSSI threshold value 408 sets the attenuator 204 not to be switched on the basis of the selected attenuator value at a received signal level where the ratio of Ior / N is reduced to a predetermined ratio or less. I or is the desired RF signal power from the desired base station and N is the thermal noise of the receiver relative to the receiver input. The alternative gain controller 400 adjusts the gain of the wireless receiver 104 when both the quality 130 of the received signal 124 and the RSSI 134 are good. A good decision is made when both the first output signal 414 and the second output signal 412 are at a logic high at the input of the AND gate 406 because the RSSI 134 rises and Ec / Occurs when a decrease in ratio 130 is detected. The alternative gain controller 400 may determine that the quality 130 of the received signal 124 or the RSSI 134 is bad or the quality 130 of the received signal 124 and the RSSI 134 are both bad, ). ≪ / RTI > A good determination is made when either the first output signal 414 and the second output signal 412, or one of them, is at a logic low level at the input of the AND gate 406.
따라서, 본 발명은 무선 수신기에서 수신된 신호의 품질을 최적화하는 장치 및 방벙을 제공한다. 본 발명은 무선 수신기에서 상호변도 왜곡을 감소시키는 장점을 갖는다. 이러한 장점은 수시된 신호(124)의 품질(130)에 응답하여 무선 수신기(104)의 이득을 조절해주는 신규한 이득 제어기(112)에 의해 실질적으로 제공되는 것이다. 보 발명에 의하면, 원치않는 강한 RF 신호가 수신될 때 전화 통화가 끊기는 종래 기술의 문제점이 거의 해결된다.Accordingly, the present invention provides an apparatus and method for optimizing the quality of a signal received at a wireless receiver. The present invention has the advantage of reducing mutual distortion at the wireless receiver. This advantage is substantially provided by the novel gain controller 112 that adjusts the gain of the wireless receiver 104 in response to the quality 130 of the signal 124 being received. According to the present invention, the problem of the prior art in which a telephone call is disconnected when an undesired strong RF signal is received is almost solved.
도시된 실시예를 참고로 하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 그러한 특정 실시예에 국한된은 것은 아니다. 본 기술분야에 숙력된 사람이면 청구범위에 제시된 바와 같은 본 발명의 정신이나 범주에서 벗어나지 않고도 본 발명을 변형하거나 수정할 수 있음을 알 것이다.While the invention has been described with reference to illustrative embodiments, it is not intended that the invention be limited to such specific embodiments. It will be understood by those skilled in the art that modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as set forth in the claims.
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